[发明专利]一种基于场路结合获取电力元件等效模型和参数的方法

说明书

本发明公开了一种基于场路结合获取电力元件等效模型和参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1，获取电力元件的结构和尺寸参数；Step2，在ANSYS三维仿真软件中建立电力元件的三维结构模型；Step3，在步骤Step2的三维结构模型施加低压行波测试获得电力元件的单位阶跃响应；Step4，结合该电力元件与其他元件的连接结构给出该电力元件的定性等效电路模型；Step5，按照步骤Step4获得的定性电路模型与电力元件的单位阶跃响应相吻合的原则，确定电力元件的定性电路模型的参数。本发明有效解决现有技术中沿用以前的电力元件模型及经验参数所带来的仿真结果与实际差别较大的问题。

技术领域

本发明涉及电力系统建模仿真领域，更具体地说，涉及一种基于场路结合获取电力元件等效模型和参数的方法。

背景技术

因为电力系统网络的特殊性，如电压等级高、线路长、相关参数复杂等特点，在进行数值计算时，研究方法往往比较复杂，计算量大，同时具体试验也缺少相应试验环境。在这样的前提下，利用计算机相关软件对具体问题进行建模仿真，这样的方法相比较之下更加容易，具有操作方便、贴合实际情况等优点。

但随着电力系统的发展，如今越来越多的研究人员发现建模仿真的结果与实际试验的结果差别远超误差允许的范围，主要原因可能为：(1)对部分电力元件的建模还是沿用以前的模型，如隔离开关的模型；(2)对部分电力元件的建模还是根据以前的经验选取对应的相关参数，如电缆的参数。可见，目前电力系统的建模仿真还是在沿用以前的模型和经验参数，但随着电力系统的发展，这些模型和参数可能都发生了一些变化，这就直接导致根据经验而来的仿真结果与实际差别较大。

场路结合法是近几十年来在电机设计领域应用非常广泛的一种电磁计算方法，最早被应用于电机设计时相关参数的确定，其主要原理是通过三维的场仿真，获得相对准确的二维计算模型及等效参数。大量的研究表明场路结合法为解决工程设计上确定等效参数的问题提供了便利。本发明将场路结合法应用于获取电力元件等效模型及参数中，具有较大的新颖性和应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种基于场路结合获取电力元件等效模型和参数的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：设计一种基于场路结合获取电力元件等效模型和参数的方法，其包括以下步骤：

Step1，获取电力元件的结构和尺寸参数；

Step2，在ANSYS三维仿真软件中建立该电力元件的三维结构模型；

Step3，在步骤Step2的三维结构模型施加低压行波测试获得该电力元件的单位阶跃响应；

Step4，结合该电力元件与其他元件的连接结构给出该电力元件的定性等效电路模型，若该电力元件与其他元件存在直接连接结构则判定该电力元件的定性等效电路模型为电感和电阻的串联，若该电力元件与其他元件存在断口或对地高度则判定该电力元件的定性等效电路模型为电容；

Step5，按照步骤Step4获得的定性电路模型与电力元件的单位阶跃响应相吻合的原则，获得电力元件的定性电路模型的具体参数。

在上述方案中，在所述步骤Step3中，采用有限元法计算电力元件等效电路元件的具体参数。

在上述方案中，有限元法包括以下步骤：

1)，根据变分原理，建立问题解微分方程等价的积分表达式；

2)，根据求解域的几何特征，将整个求解域进行网格剖分；

3)，根据所剖分单元节点数目以及对近似精度的要求，选择满足要求的插值函数作为单元基函数，并将求解函数用单元基函数的线性组合表达式进行逼近，从而获得含有特定系数的代数方程式；

4)，将整个求解区域中的单元有限元方程进行总体合成，得到整个求解域电场分布解。